鋼結(jié)構(gòu)課程設計計算書--門式剛架設計

1、<p><b>　　鋼結(jié)構(gòu)課程設計</b></p><p><b>　　——門式剛架設計</b></p><p>　　班級： B1141 學號： 41 姓名： 李諦 </p><p><b>　　目 錄</b&g

2、t;</p><p>　　1 設計資料1</p><p>　　2鋼架布置簡圖1</p><p>　　3荷載計算與荷載簡圖2</p><p><b>　　3.1荷載計算2</b></p><p><b>　　3.2荷載簡圖3</b></p>&l

3、t;p><b>　　3.3內(nèi)力分析4</b></p><p>　　3.3.1內(nèi)力計算4</p><p>　　3.3.2控制截面內(nèi)力組合7</p><p><b>　　4鋼架設計7</b></p><p><b>　　4.1截面設計7</b></p>

4、<p><b>　　4.2構(gòu)件驗算8</b></p><p>　　4.2.1構(gòu)件寬厚比驗算8</p><p>　　4.2.2鋼架柱驗算8</p><p>　　4.2.3剛架梁的驗算10</p><p>　　4.2.4剛架在風荷載作用下的側(cè)位移：12</p><p>　　4.

5、3節(jié)點驗算13</p><p>　　4.3.1梁柱連接節(jié)點13</p><p>　　4.3.2屋脊節(jié)點驗算15</p><p>　　4.3.3 柱腳設計16</p><p><b>　　1 設計資料</b></p><p>　　單跨雙坡輕型門式剛架，鋼架跨度為 18 m，高度為 9

6、 m， 柱距 6 m，屋面坡度 5 %。剛架為等截面的梁、柱。材料采用Q 235 鋼材，焊條采用E 43 型。</p><p>　　風振系數(shù)和風壓高度變化系數(shù)均取1.0。</p><p>　　荷載： 恒載 橫梁（含上方屋面板及檁條重） 0.50 KN/m2</p><p>　　立柱（含墻重）

7、 0.45 KN/m2</p><p>　　活載 風荷載 0.30 KN/m2</p><p>　　屋面活荷載 0.30 KN/m2</p><p>　　雪荷載 0. 40

8、 KN/m2</p><p><b>　　鋼架布置簡圖</b></p><p>　　該廠房長度60m，跨度27m，共有11榀剛架，由于縱向溫度區(qū)段不大于300m、橫向溫度區(qū)段不大于150m，因此不用設置伸縮縫，檁條間距為1.5m。</p><p><b>　　圖2.1 剛架立面</b></p><p&

9、gt;<b>　　荷載計算與荷載簡圖</b></p><p><b>　　3.1荷載計算</b></p><p>　　將各項面荷載值乘以柱距得出分布于剛架上的各項線荷載。風荷載還需考慮剛架的體型系數(shù)。活載標準值在屋面活載與雪載中選較大值。</p><p>　　圖3.1 風荷載體型系數(shù)</p><p>

10、;<b>　　荷載計算如下表：</b></p><p>　　表1.1 各線荷載標準值/kN/m</p><p><b>　　3.2荷載簡圖</b></p><p><b>　　恒載： </b></p><p><b>　　屋面活載</b></p>

11、;<p>　?。?）風荷載（以左風為例）</p><p><b>　　荷載如下圖：</b></p><p><b>　　3.3內(nèi)力分析</b></p><p><b>　　3.3.1內(nèi)力計算</b></p><p>　　根據(jù)各個計算簡圖，求得結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的

12、內(nèi)力圖如下：</p><p>　　3.3.2控制截面內(nèi)力組合</p><p>　　圖4.10 控制截面示意圖</p><p>　　考慮以下三種可能的組合方式：</p><p>　　組合①：1.35×恒載+1.4×0.7活載</p><p>　　組合②：1.2×恒載+1.4×活載&

13、lt;/p><p>　　組合③：1.2×恒載+1.4×0.9×（活載+風載）</p><p><b>　　鋼架設計</b></p><p><b>　　4.1截面設計</b></p><p>　　初選梁柱截面均采用焊接工字鋼 500 × 160 

14、15; 14 × 20 ，截面特征值如下表所示：</p><p><b>　　4.2構(gòu)件驗算</b></p><p>　　4.2.1構(gòu)件寬厚比驗算</p><p><b>　　翼緣部分：</b></p><p><b>　　腹板部分：</b></p>

15、<p>　　4.2.2鋼架柱驗算</p><p><b>　?、倏辜趄炈?lt;/b></p><p>　　柱截面的最大剪力為Vmax=-15.4KN</p><p><b>　　考慮僅有支座加勁肋</b></p><p>　　fv=125N/mm2</p><p>　

16、　Vu=hwtwfv=（500-2*20）*14*125=805KN</p><p>　　Vmax=15.4KN<Vu，滿足要求。</p><p>　?、趶?、剪、壓共同作用下的驗算</p><p>　　取柱端截面進行驗算，N＝-62.64 KN ；V＝ -15.4 KN ； M＝ -138.68 KN·m</p><p

17、>　　N=-62.64KN，V=-15.4KN，M=-138.68KN·N</p><p>　　因V<0.5Vu=402.5KN</p><p><b>　　,滿足要求。</b></p><p><b>　?、壅w穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　柱平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗算

18、：</p><p>　　剛架柱高H=9000mm，梁長L=18060mm.</p><p><b>　　查表 μ=2.64</b></p><p>　　剛架柱的計算長度lx=μh=2.64*9000=23760mm</p><p>　　λx=lx/ix=23760/194=122.47<[λ]=150，a類截面，查

19、表得ψx=0.483</p><p><b>　　βmx=1.0</b></p><p>　　=17+80=97N/mm2<f=215 N/mm2，滿足要求。</p><p>　　b)柱平面外的整體穩(wěn)定驗算：</p><p>　　ly=3000mm。 μry=μrz=1</p><p>

20、　　λy= ly/iy0=3000/3.1=99.7，b類截面，查表得ψy=0.56</p><p>　　取ψb’=1.07－0.282/ψby=0.92</p><p>　　4.2.3剛架梁的驗算</p><p><b>　?、倏辜趄炈?lt;/b></p><p>　　梁截面的最大剪力為Vmax=61.79KN</p

21、><p>　　考慮僅有支座加勁肋，</p><p>　　fv=125N/mm2</p><p>　　Vu=hwtwfv=（500-2*20）*14*125=805KN</p><p>　　Vmax=61.79KN<Vu，滿足要求。</p><p>　　②彎、剪、壓共同作用下的驗算</p><p&g

22、t;　　因V<0.5Vu=402.5KN</p><p><b>　　,滿足要求。</b></p><p><b>　?、壅w穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　梁平面內(nèi)的整體穩(wěn)定性驗算：</p><p>　　當斜梁坡度不超過1:5,因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計算其強度和鋼架平面外的穩(wěn)定，不計

23、算平面內(nèi)的穩(wěn)定。</p><p>　　b)橫梁平面外的整體穩(wěn)定驗算：</p><p>　　ly=3015mm。</p><p><b>　　因</b></p><p>　　，所以要計算鋼架梁平面外的整體穩(wěn)定。</p><p>　　對于等截面構(gòu)件γ=0，μry=μrz=1</p>&l

24、t;p>　　λy= ly/iy0=3015/30.1=100.16，b類截面，查表得ψy=0.554</p><p>　　取ψb’=1.07－0.282/ψby=0.92</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　4.2.4剛架在風荷載作用下的側(cè)位移：</p><p>　　由于鋼架梁坡度不

25、大于1:5，故剛架側(cè)移可按式估算，其數(shù)值不應超過</p><p>　　ζt= Ic l/hIb=18060/9000=2.0</p><p>　　H=0.67W=0.67*（0.45+1.17）*9=9.77KN</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p><b>　　4.3節(jié)點驗算<

26、/b></p><p>　　4.3.1梁柱連接節(jié)點</p><p>　　(1) 螺栓強度驗算</p><p>　　梁柱節(jié)點采用10.9級M22高強度摩擦型螺栓連接，構(gòu)件接觸面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)μ=0.45，每個高強度螺栓的預拉力為190KN，連接處傳遞內(nèi)力設計值：N=-18.52KN，V=61.79KN，M=-138.68KN·m。</

27、p><p><b>　　每個螺栓的拉力：</b></p><p><b>　　螺栓群的抗剪力：</b></p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p>　　最外排一個螺栓的抗剪、抗拉力：</p><p><b>　　，滿足要求。&

28、lt;/b></p><p><b>　　(2)端板厚度驗算</b></p><p>　　端板厚度取為t=21mm。</p><p>　　按二邊支承類端板計算：</p><p>　　(3)梁柱節(jié)點域的剪應力驗算</p><p><b>　　，滿足要求。</b></

29、p><p>　　(4)螺栓處腹板強度驗算</p><p>　　Nt2=57.89KN<0.4P=0.4×190=76.0KN</p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p>　　鋼架柱與鋼架梁的連接節(jié)點</p><p>　　4.3.2屋脊節(jié)點驗算</p>

30、<p>　　橫梁跨中節(jié)點采用10.9級M20高強度摩擦型螺栓連接，構(gòu)件接觸面采用噴砂，摩擦面抗滑移系數(shù)μ=0.45，每個高強度螺栓的預拉力為155KN，連接處傳遞內(nèi)力設計值：N=-15.39KN，V=0.77KN，M=136.26KN·m。</p><p><b>　　每個螺栓的拉力：</b></p><p><b>　　螺栓群的抗剪力

31、：</b></p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p>　　最外排一個螺栓的抗剪、抗拉力：</p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p><b>　　(2)端板厚度驗算</b></p><p>　　端

32、板厚度取為t=18mm。</p><p>　　按二邊支承類端板計算：</p><p>　　(3)螺栓處腹板強度驗算</p><p>　　Nt2=54.95KN<0.4P=0.4×155=62.0KN</p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p><b>

33、;　　圖為鋼架梁跨中結(jié)點</b></p><p>　　4.3.3 柱腳設計</p><p>　　鋼架柱與基礎鉸接，采用平板式鉸接柱腳。</p><p>　　(1)柱腳內(nèi)力設計值</p><p>　　Nmax=-106.83KN，相應的V=-14.17KN；</p><p>　　Nmin=-80.83KN，相

34、應的V=-4.02KN。</p><p>　　(2)由于柱底剪力較小，</p><p>　?。謒ax=14.17KN<0.4Nmax=42.7KN，故一般跨間不需剪力鍵；但經(jīng)計算在設置柱間支撐的開間必須設置剪力鍵。另Nmin《0，考慮柱間支撐豎向上拔力后，錨栓仍不承受拉力，故僅考慮柱在安裝過程中的穩(wěn)定，按構(gòu)造要求設置錨栓即可，采用4M24。</p><p>

35、　　(3)柱腳底板面積和厚度的計算</p><p>　　A．柱腳底板面積的確定</p><p>　　b=b0+2t+2c=200+2×20+2×(20~50)=240~300mm，取b=300mm；</p><p>　　h=h0+2t+2c=450+2×20+2×(20~50)=580~640mm，取h=600mm；</

36、p><p><b>　　底板布置如圖。</b></p><p>　　驗算底板下混凝土的軸心抗壓強度設計值：</p><p>　　基礎采用C20混凝土，fc=9.6N/mm2</p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p><b>　　B．底板厚度的確定

37、</b></p><p>　　根據(jù)柱底板被柱腹板和翼緣所分割的區(qū)段分別計算底板所承受的最大彎距：</p><p>　　對于三邊支承板部分：b2/b1=73/460=0.159<0.3，按懸伸長度為b2的懸壁板計算：</p><p><b>　　對于懸壁板部分：</b></p><p>　　底板厚度，取t